橡膠混煉過程中揮發(fā)性有機(jī)物的治理

胡晉瑞

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司奧倫膠帶分公司橡膠輸送帶廠,山西 陽泉 045000）

1 揮發(fā)性有機(jī)物定義及危害

根據(jù)世界衛(wèi)生組織定義,揮發(fā)性有機(jī)物（簡稱VOCs）是指在常溫下,沸點(diǎn)在50℃～260℃的各種有機(jī)化合物［1］。

揮發(fā)性有機(jī)物的危害很明顯,室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物濃度過高時(shí)很容易引起急性中毒,輕者會(huì)出現(xiàn)頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐或呈酩醉狀；重者會(huì)出現(xiàn)肝中毒或昏迷,甚至還可能有生命危險(xiǎn)。長期居住在揮發(fā)性有機(jī)化合物污染的室內(nèi),可引起慢性中毒,損害肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)等［2－3］。

2 橡膠混煉過程中揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)生原因和成分

在橡膠混煉生產(chǎn)過程中,膠料首先會(huì)在密煉機(jī)內(nèi)完成初次混煉,而后通過開煉機(jī)自動(dòng)翻膠、擺膠最終完成膠料的混煉。在密煉機(jī)內(nèi)混煉過程中,橡膠在上頂栓和密煉機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械剪切力下溫度不斷升高,膠料發(fā)生熱氧化裂解作用,部分低相對分子質(zhì)量物質(zhì)揮發(fā)出來,從而產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物。在開煉機(jī)擺膠、翻膠混煉過程中,膠料繼續(xù)在剪切力作用下,產(chǎn)生一定量的揮發(fā)性有機(jī)物。揮發(fā)性有機(jī)物成分有：

1）高溫生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)（主要來源）。

2）從材料中揮發(fā)出來的有機(jī)物質(zhì)、廢氣,其成分復(fù)雜多變,大致可分成：

a）含硫的化合物：如,硫化氫、硫醇類、硫醚類、二氧化硫等；

b）粉塵類：如,炭黑、膠粒等；

c）有機(jī)廢氣（VOCs）類：烴類、醇、酚、醛、酮,有機(jī)酸等。

3 揮發(fā)性有機(jī)物治理原理

揮發(fā)性有機(jī)物治理,首先,要將污染源無組織煙氣排放改進(jìn)為有組織收集,把排放量降到最低,再考慮集塵、集煙收集通風(fēng)裝置,然后,配套針對性處理措施（焚燒、等離子、靜電吸附、光催化氧化、多級(jí)吸收）才能達(dá)到要求［4］。密煉機(jī)投排料廢氣首先經(jīng)管道收集,進(jìn)入到除塵器進(jìn)行除塵,然后與開煉機(jī)廢氣匯集,經(jīng)風(fēng)機(jī)送入到旋流板洗滌塔進(jìn)行預(yù)處理,經(jīng)預(yù)處理后的廢氣進(jìn)入到生物除臭設(shè)備。氣體自下而上穿過,與填料及生物菌種充分接觸,污染成分被生物菌種捕集并分解,此過程中大部分污染物得以去除；經(jīng)生物洗滌后的廢氣進(jìn)入到末端低溫等離子處理設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步處理,最終達(dá)標(biāo)排放。廢氣排放源氣量及處理方式見表1,橡膠混煉過程中VOCs治理工藝流程圖見第161頁圖1。

表1 廢氣排放源氣量及處理方式

3.1 管路收集系統(tǒng)

管路收集系統(tǒng)主要由離心風(fēng)機(jī)（風(fēng)量40 000m3/h,全壓2.3kPa,功率37kW）集氣罩、風(fēng)管、風(fēng)閥等構(gòu)成,主要用于將廢氣源廢氣收集輸送至后續(xù)處理設(shè)備中。奧倫膠帶分公司現(xiàn)有兩套密煉機(jī)生產(chǎn)線,每套密煉機(jī)生產(chǎn)線匯集路配備一個(gè)自動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥,與密煉線聯(lián)動(dòng)。

圖1 橡膠混煉過程中VOCs治理工藝流程圖

3.2 預(yù)處理系統(tǒng)（見表2）

表2 預(yù)處理系統(tǒng)參數(shù)

膠料混煉過程產(chǎn)生膠料粉塵,廢氣經(jīng)除塵器后仍會(huì)有部分粉塵,為保證后續(xù)除臭效果,在除臭設(shè)備前增加旋流板洗滌塔（Φ2 600×6 000mm）,進(jìn)一步去除粉塵。旋流塔中設(shè)有旋流塔板,其形狀如風(fēng)車葉片,當(dāng)氣流自下而上通過葉片時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和離心運(yùn)動(dòng),噴淋液通過中間盲板均勻分配到每個(gè)葉片,形成薄液層,與旋轉(zhuǎn)向上的氣流形成旋轉(zhuǎn)和離心效果,液滴包裹塵粒受到重力作用下落,而氣體從排風(fēng)口排出。

3.3 生物洗滌

生物洗滌塔（Φ2 600×6 000mm）采用液體吸收和生物處理的組合作用。臭氣首先被液體吸收形成混合污水,再通過微生物的作用將其中的污染物降解。除臭系統(tǒng)參數(shù)見表3。

表3 除臭系統(tǒng)參數(shù)

1）原理：污染氣體經(jīng)過填料表面初期,污染氣體與洗滌溶液充分接觸并溶于其中,洗滌溶液中的微生物菌群以污染成分為營養(yǎng)源,在適宜的溫度、濕度、pH值等條件下進(jìn)行新陳代謝,污染成分被微生物吸附和降解,得到凈化再生的洗滌溶液被重復(fù)使用。污染物去除的實(shí)質(zhì)是以臭氣作為營養(yǎng)物質(zhì)被微生物吸收、代謝及利用。

2）控制系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器、儀器儀表等一系列配套的電氣元件組成,目的是實(shí)現(xiàn)對水泵、風(fēng)機(jī)、液位、溫度以及一些附件的全自動(dòng)控制,以保證整套除臭系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

a）水泵（流速44m3/h,揚(yáng)塵16m,功率4kW）。運(yùn)行時(shí)一用一備,一臺(tái)故障時(shí)自動(dòng)切換到另一臺(tái),保證噴淋系統(tǒng)不間斷運(yùn)行。水泵設(shè)有低液位保護(hù),當(dāng)液位低于一定值時(shí)水泵開啟,直至液位高于一定值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。

b）液位控制。水箱內(nèi)安裝有液位計(jì),進(jìn)水管、排水管均設(shè)有電動(dòng)閥門。當(dāng)液位低于一定值時(shí)進(jìn)水閥開啟,到達(dá)一定值時(shí)關(guān)閉；生物水箱排水閥在pH高于或低于一定值時(shí)開啟,排至一定液位時(shí)關(guān)閉。

c）溫度控制。水箱內(nèi)安裝有加熱器和熱電阻,當(dāng)溫度低于一定值時(shí)加熱器開啟,加熱到一定溫度時(shí)加熱器關(guān)閉,以保證設(shè)備在冬季的正常運(yùn)行。

3.4 低溫等離子

低 溫 等 離 子 箱 （4 500mm×2 000mm×1 800mm）,其工作原理是施加一個(gè)外加電源,當(dāng)外加電壓達(dá)到氣體的放電電壓時(shí),氣體被擊穿,產(chǎn)生包括電子、離子、原子和自由基在內(nèi)的混合體。利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用,使污染物分子在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生分解,并發(fā)生后續(xù)的各種反應(yīng)以達(dá)到降解污染物的目的。

3.5 治理效果

經(jīng)治理后VOCs質(zhì)量濃度小于10mg/m3,既達(dá)到了環(huán)保部門要求,也達(dá)到了《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物控制排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB12/524－14）見表4。

表4 工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物控制排放標(biāo)準(zhǔn)

4 結(jié)語

橡膠混煉加裝VOCs處理系統(tǒng)后,設(shè)備整體處理效果達(dá)到90%以上。揮發(fā)性有機(jī)物的治理對我國的大氣質(zhì)量改善有著很大的意義。本文在VOCs治理技術(shù)中的創(chuàng)新,為國內(nèi)輸送帶行業(yè)的技術(shù)改造提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 劉剛.盛國英.等.香港大氣中有毒揮發(fā)性有機(jī)物研究［J］.環(huán)境化學(xué),2009,19（1）：61－66.

［2］ 蔣卉.揮發(fā)性有機(jī)物的控制技術(shù)及其發(fā)展［J］.資源開發(fā)與市場,2006,22（4）：316－317.

［3］ 羅榮書.工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物的防治技術(shù)［J］.自然科學(xué)文摘版,2016（1）：124.

［4］ 吳祺.揮發(fā)性有機(jī)物污染［J］.化學(xué)教學(xué),2001（7）：17－18.